Fördjupningsföreläsning -multimodal diagnostik av epilepsi

Lars StenbergNeuroradiolog

Bild- och funktionsdiagnostiskt centrum

Skånes universitetssjukhus, Lund

Bilddiagnostik

10.45 -11.45

2013-09-06, Lund

Epilepsi

• Definition:– Minst två oprovocerade anfall till följd avabnorma, repetetiva, synkrona urladdningar istorhjärnans bark

• En grupp av sjukdomarmed många olikaetiologier

KKäärlmissbildningarrlmissbildningarSturge-WeberCavernomAV-missbildningMoya-moya

Hypoxisk ischemisk Hypoxisk ischemisk encefalopati, blencefalopati, blöödningdning

InfektionerInfektionerCNS-infektion / EncephalitRasmussens encephalit

TumTumöörerrerGangliogliom, DNET etc

GenetiskaGenetiskaÅldersberoende / IdiopatiskaEp syndrom (MAE/Doose, Dravet..)Syndrom med ep (Angelman)

PosttraumaPosttrauma

Epilepsi-samlingsbegrepp med flera orsaker

Metabol epileptisk Metabol epileptisk encefalopatiencefalopatiB6-brist, GLUT-1 brist

Cortikala anomalierCortikala anomalierDysplasier, heterotopier, gyreringsavvikelser etc.

MitokondriepatiMitokondriepati

Epilepsi

• En grupp av sjukdomar med många olikaetiologier

• Viss epilepsi kan inte kontrolleras medfarmaka

• Kirurgi är ett behandlingsalternativ i utvaldafall

Epilepsikirurgi

• Fokal, terapiresistent epilepsi kan ibland botasmed kirurgi

• Av 50 x 106människor behöver 1000 / årutredas avseende kirurgisk terapi

• Av dem opereras c:a hälften

• 25 % av alla operationskandidater harinvändningsfri strukturell MR

Duncan, Nature rev. neurol 2010

Behövs multimodal utredning?

• Ja, i utredningen av patienter utandetekterbar lesion på MR (”MR negativ”)(dvs. 25 % av operationskandidaterna)

• Ja, i utredningen av vissa patienter med enpåvisbar lesion på MR (”MR positiv”)

– Balansera risk och möjlig vinst i varje individuellt fall

Kirurgi-utredningMR

LESION?

NY MRNY MR

VIDEO-EEGNEJ

NEJ

EEG-ANALYSEREEG-ANALYSER

SPECTSPECT

PETPETINTRAKRANIELL EEGINTRAKRANIELL EEG

INTRAKRANIELL STIMULERINGINTRAKRANIELL STIMULERING

fMRIfMRI

MEGMEG

VIDEO-EEG

KONVERGENS?

KIRURGI?

JA

JARESEKTIONRESEKTION

JA

NEJVNS, ketogen

kost etc.

Modaliteter

• Morfologisk MR

• SPECT

• PET

• Avancerad EEG analys

• Funktionell MR (fMRI)

• Diffusions MR (DTI, traktografi)

Multidiciplinärt epilepsiteam Epileptogena zonen

• Teoretiskt koncept:– Det kortikala område som är nödvändigt för attkliniska anfall ska genereras

– Resektion ger anfallsfrihet

• Det finns inget sätt att direkt lokalisera denepileptogena zonen

Epilepsins 6 zoner• Lesion (epileptogen?)

• Anfallsinitierande zon

• Irritativ zon

• Symptomatogen zon

• Funktionell deficit zon

• Epileptogen zon (teoretisk)

Ideala kirurgikandidaten:alla zoner överlappar!

Rosenow and Lüders, Brain 2001

Epileptogen lesion

• Morfologisk MR av bästa sort

Fokal cortical dysplasi DNET

GangliogliomCavernom Trombotiserad DVA

Heterotop grå substans

HamartomRasmussen encephalit

PolymicrogyriNeurocysticercos

Tuberös scleros

Anfallsinitierande zon

Intrakraniell eller skalp EEGregistrering

SPECT

– subtraktionsanalys av iktal och interiktalSPECT co registrerad på MR –

SISCOM

Irritativ zon

Symptomatogen zon

Kortikal stimuleringAnfallssemiologi

Film, anfall

Funktionell deficit zon

18F-FDG-PET, hypometabolism

Neuropsykologisk testning

-3 -2 -1 0 1 2 3

Exekutiva funktioner

Bildminne

Verbalt minne

Visuo-spatiala

Verbala funktioner

Allmän kognitiv nivå

Epileptogena zonen

• Teoretiskt koncept:– Det kortikala område som är nödvändigt för attkliniska anfall ska genereras

• Ju bättre de fem övriga zonerna överlappardesto bättre approximation av denepileptogena zonen

Ideala kirurgikandidaten:alla zoner överlappar!

Modaliteter

• Morfologisk MR

• SPECT

• PET

• Avancerad EEG analys

• Funktionell MR (fMRI)

• Diffusions MR (DTI, traktografi)

Epileptogen lesion

• Optimera bildtagning och tolkning

Optimera bildtagning och tolkning

39% 50% 91%

Standard MRprotokoll

Allmänradiolog

Standard MRprotokoll

Specialiseradradiolog

Optimalt

MR protokoll*

Specialiseradradiolog

Fokala lesioner hos 123 patienter:

Von Oertzen et al, J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2002

*1.5T, T1SE sag (5mm)

T2TSE ax (5) and cor (2mm)

T1IR cor (6mm)

FLAIR ax (5mm)

Optimera bildkvalitet

3T1,5 T

Samma patient

Courtesy of Siemens and Drs. L.Wald, A. Potthast et al., MGH NMR-Center, Boston, USA

7T 7T, normal hippocampus

Prudent et al, Radiology 2010

Cor

Sag

PositioneringTRA: Parallellt med hippocampus,längs temporallobens längsaxel

PositioneringCOR:Vinkelrätt mottemporallobenslängsxel

PositionineringCOR:Vinkelrätt mottemporallobenslängsxel

Positionering

Positionering Hippocampusskleros

Hippocampal sclerosisÅtta år tidigare. ”Normal ” MRI.

Hippocampal sclerosisÅtta år tidigare. ”Normal ” MRI.

Parallellt med hippocampus, längs temporallobens axel

Henry et al, Radiology 2011

7T Hippocampusskleros

T2, 5 mmMPRAGE, 5 mm

2008, 3T

2009 Bättre 3T kamera2008 Bra 3T kamera

Fokal cortical dysplasi2009 Bättre 3T kamera

Histopatologiskt verifierad fokal kortikal dysplasi typ IIb,

patienten är anfallsfri

Timing, barn9 mån

T1 IR, 4 mm

T2

T1

Vuxen Nyfödd

Term

Term

11 mo

7 mo 9 mo

T1 IR

T2

22 mo

eller > 24-30 månader

Myelinisering

Pojke, krampdebut efter viros9 mån

T1 IR, 4 mm

2 ½ årNästan färdigmyeliniserad

9 månInkomplett myelinisering

T1 IR, 4 mm MPRAGE, 1 mm

2 ½ årNästan färdigmyeliniserad

9 månInkomplett myelinisering

MPRAGE, 1 mmT2, 5 mm

2 ½ år

MPRAGE, 1 mmT2 FLAIR, 3 mm

2 ½ år 2 ½ år

2 ½ år 2 ½ år

Optimera bildtagning

• Välj bra sekvenser

• Optimnera bildkvalitet– 3T!

• Positionering

• Timing– Nyfödd eller 24-30 månader

Isotop-neuroimaging

• SPECT – Single photon emission computed tomography

– 99mTc märkt substans (HMPAO)

– Ögonblicksbild av blodperfusionen

– Iktal och interiktal registrering

• PET – Positron emission tomography– 18F fluorodeoxyglucose (FDG)

– Metabolism

– Interiktal registrering

Iktal SPECT• Teknisk och organisatorisk utmaning• Övervaka patient (och EEG) 2 x 6 h med isotop i

handen• Beredd att spruta snabbt vid anfallsstart (10-20 s)• Anfall bör vara stereotypa och duration > 10 s.

Film, SPECT

SISCOM Ictal/interictal subtraction co-registered with MR

3D T1 T2 FLAIR 3D T1 SISCOM

T2 FLAIR SISCOM

SISCOM sammanfattning

• Guidar invasiv elektrod täckning

• Kan avslöja anfallsinitierande zon

• Kan avslöja tidigare dold abnormitet

PET

• 18F Fluorodeoxyglucose

• Visar hypometabolisminteriktalt

• Motsvarar funktionell deficitzon

• Kan lateralisera temporallobsepilepsi

Avancerad EEG-analys

• BESA

• CURRY

Sph1

P10

Sph2

T5Pz

TP6

T6

T4T3

P9

T9

F9 F10

T10

CPz

Cz

FCz

Fz

AFz

Fp2Fp1

C4C2C1C3C5 C6

F6F4F2F1F3F5F7 F8

O1 O2

P4P3

TP5TP9 TP10

FT9 FT10

AF8AF4

AF7

CP6

FT8FT7FC6FC5 FC4FC3 FC2FC1

CP5 CP4CP3 CP2CP1

AF3

2

1

3

5

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

6

18

19

20

22

23

24

25

26

29

30

31

33

57

58

59

39

51

52

53

55

56

46

47

48

49

40

41

42

43

44

45

34

35

36

38

6162

63 EKG vä64 EKG hö

4 37

17 28 50

32 60 542721

S:\Epilepsiutredning\EP-kir\PM\Nevus\elektrodbild10-10.pp

’Tät koppling’ EEG 64 elektroder Irritativ zon – avancerad analys

CURRY-analys BESA-analys

fMRI språklateralisering

• Enkel ordbildningsuppgift – Tänk på ord som börjar med D

• Robust aktivering av frontala språkområden– Gyrus frontalis inferior (och medius)

fMRI språklateralisering

Typisk Atypisk

fMRI - användning

• Används kliniskt för riskbedömning– Språklateralisering (dominant hemisfär)– Identifiera viktiga kortikala områden

• Primära motor/känselcortex– (Minneslateralisering)

• Vägleda intrakraniell elektrodtäckning• Kirurgisk planering

DTI och traktografi

Traktografi – synstrålningen

Chen et al, Neuroimage, 2009

Madan and Grant, Epilepsia, 2009

Traktografi – fokal cortical dysplasiPre-op tractografi

3T, 32-kanalers spole

Preparat 9.4T MRI

Preparat9.4T tractografi

Partiell EP med ryckningar kring vä mungipa + EEG lateralisering f-t hö

FLAIR, 1 mm

Traktografi - summering

• Förutse och reducera kirurgisk risk

• Synliggöra– Synstrålningen (temporallobs-resektion)– Tractus corticospinalis– Kortikala dysplasier?

• Kraftfullt forskningsverktyg på gruppnivå– Språknätverk– Minnesnätverk

Mutimodal diagnostik, fall 1

• 35 år.

• EP sedan 18 års ålder

• Yrsel > domning runt höger öga och sedanhela kroppshalvan ( > vrider huvud åt höger >generaliserat anfall)

• Semiologiskt troligen vänster parietallob

Utbredd polymicrogyrivänster hemisfär

SISCOM SISCOM + fMRIfMRI (känsel högeransikte)

Stimulering > aura

Stimulering > känsla i ansiktet

Röda elektroder = anfallsstart på EEG

Anfallsfri, bevarad känsel

Efter minimal resektion

Mutimodal diagnostik, fall 2

• 13 år

• Epilepsidebut vid 1 års ålder

• Högersidig temporallobsresektion – kortikaldysplasi men ingen anfallslindring

• EEG mässig misstanke om frontal högersidigstart

Intrakraniella elektroder

SISCOM Hotspot 1

Intrakraniella elektroder

Anfallsstart elektrod E2

Anfallsstart

Intrakraniellaelektroder

SISCOM

Anfallsstart

AnfallsstartIntrakraniella elektroderSISCOM

Post-op Post-op

• Anfallsfri 3 månader

• Nya anfall – ep?

Mutimodal diagnostik, fall 3

• 15 år

• Interiktalt EEG – möjligen vänstersidigaktivitet

• Video EEG – ingen distinkt start

• Långdragna svåra anfall – ofta sjukhusvård.Ingen tydlig semiologi

SISCOM,

Hotspot 1

fMRI, motorik

höger hand

SISCOM,

Hotspot 1

fMRI, motorik

höger hand

SISCOM,

Hotspot 1

fMRI, motorik

höger hand

SISCOM,

Hotspot 1

fMRI, känsel

höger hand

SISCOM,

Hotspot 1

fMRI, känsel

höger hand

• Mycket stor risk att skada såväl motorik somkänsel vid en ev. resektion

MR-diagnostik, fall

• Typiskt epileptogena lesioner

10 år

3DT1 MPRage/TFE, 1 mm T2 FLAIR, 3 mm

DNET med underliggande transmantle dysplasi

T1 IR, 1.2 mm

10 år

Gangliogliom

3DT1 MPRage/TFE, 1 mm

27 år

Multicystisk encefalopati efter infarkt i vänster a. cerebri media

7 år

T1 IR, 1.2 mm

22 år

T2, 5 mm

T1 + Gd, 5 mm

T2 GE (FLASH, FFE), 5 mm

Cavernom, blödning

Tuberös scleros

3 år

3DT1 MPRage/TFE, 1 mm

Cystisk lesion av hittills okänd genes

T1 IR 1.2 mm

16 år

T2, 512 matris, 4 mm T2, 5 mm

Hypothalamushamartom

7 år

Hippocampusscleros

T2 FLAIR, 3 mm

4 årMultimodal epilepsiutredning

• Många olika varianter!

• Avancerade, dyra modaliteter och tekniker –skräddarsy utredningen efter patientens behov

• Teamwork med neurologer, neuroradiologer, neurofysiologer, neurokirurger, neuropsykologer etc.

Sammanfattning

• Optimera morfologisk MR undersökning

• Granska igen. Och igen

• Undersök igen

Sammanfattning

• Fortfarande ingen lesion, eller diskordans medklinik och EEG data:– SPECT, PET: formulera hypotes vilken del av hjärnansom ska täckas med intrakraniella elektroder

• fMRI och traktografi: förutse och reducerakirurgisk risk

Framtiden?

• 7T

• Förbättrad traktografi

• Bättre co registrering av data

• Voxel baserad, automatisk analys

• High frequency/density EEG

• fMRI + EEG

• PET MR

Lars StenbergSkånes universitetssjukhus,

Lund